Universität Bremen

Funktechnik für die Industrie 4.0

Professor Armin Dekorsy. Foto Andreas Caspari
Professor Armin Dekorsy. Foto Andreas Caspari

Ein Konsortium unter Leitung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen hat im Rahmen des Projekts "HiFlecs" die Grundlagen eines neuen Funkstandards für die Industrie entwickelt. Produktionsabläufe in Fabriken können damit wesentlich effizienter gestaltet werden. In einer Prototyp-Anwendung hat sich das neue System bereits bewährt. Es ermöglicht erhebliche Zeit-, Kosten und Gewichtseinsparungen.

Die Anforderungen an eine moderne Fabrik steigen: Auf der einen Seite sind Automatisierung und Kostensenkung gefordert, auf der anderen aber auch Produktvielfalt und Ausfallsicherheit. Die "Industrie 4.0" soll diesen Bedürfnissen gerecht werden, allerdings fehlt ihr noch ein entscheidender Baustein zum Durchbruch: ein Funkstandard für die zuverlässige Kommunikation zwischen Maschinen in Echtzeit. Die Grundlagen für einen solchen Standard hat ein Konsortium unter Leitung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen jetzt im Rahmen des Projekts "HiFlecs" entwickelt. Die Abkürzung HiFlecs steht für "Hochperformante, sichere Funktechnologien und deren Systemintegration in zukünftige industrielle Closed-Loop-Automatisierungslösungen"

Das Vorhaben ist Teil der Hightech-Strategie der Bundesregierung und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 4,76 Millionen Euro gefördert. Neben dem TZI waren zehn weitere Partner aus Industrie und Wissenschaft an HiFlecs beteiligt.

Mobilfunkstandard LTE "viel zu langsam"

Mit herkömmlichen Funktechnologien ist die künftig benötigte Geschwindigkeit in automatisierten Herstellungsverfahren kaum zu erreichen. "Die Verzögerungen bei der Signalübertragung zur Steuerung von Produktionsprozessen müssen unter einer Millisekunde liegen", erläutert "HiFlecs"-Projektleiter Professor Armin Dekorsy von der TZI-Arbeitsgruppe Elektrotechnik/Nachrichtentechnik. "Zum Vergleich: Der aktuelle Mobilfunkstandard LTE bietet rund zehn Millisekunden, ist also viel zu langsam."

Es kommt jedoch nicht nur auf die Geschwindigkeit an, sondern auch auf die Menge an gleichzeitig angebundenen Geräten. In modernen Fabriken werden oft Tausende von Sensoren eingesetzt, um beispielsweise die Position und den Zustand eines Produkts in der Fertigungsanlage erkennen zu können. Mit der Datenflut, die diese Vielzahl an Sensoren gleichzeitig generiert, sind herkömmliche Funknetze überfordert.

Im Projekt HiFlecs verfolgten die Partner daher einen ganzheitlichen Ansatz: Sie entwickelten sowohl Technologien für die schnelle Übertragung der Daten als auch für das effiziente Management des Netzwerks. HiFlecs hilft nun, die Informationen zu priorisieren und gezielt zu verteilen. "Wir mussten die Netze ganz anders designen", erklärt Dekorsy. "Die Abstimmung der Maschinen untereinander musste mit weniger Signalisierung möglich werden, um Bandbreite zu sparen."

Ergänzung zum 5G-Mobilfunkstandard

Dekorsy sieht in HiFlecs auch eine Möglichkeit, den neuen Mobilfunkstandard der 5. Generation (5G) zu ergänzen, um speziellen Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. 5G erlaubt ebenfalls eine schnellere, zuverlässigere Kommunikation, wird aber von Netzbetreibern zur Verfügung gestellt. Mit HiFlecs können Unternehmen private Netze einrichten, sodass sie die Hoheit über ihre Daten behalten und möglicherweise Kosten sparen.

Die Ergebnisse des Projekts wurden in einer Verpackungsmaschine eines weltweit tätigen Herstellers prototypisch umgesetzt. Bis jetzt benötigte die Maschine zur Steuerung ihrer Transportmodule zahlreiche Kabel. HiFlecs erlaubt die Umstellung auf Funk, sodass die Kosten sinken und das Gewicht reduziert wird. Gleichzeitig wird die Installation erleichtert. Der Nachweis, dass das System funktioniert, ist damit erbracht. Bis zur Marktreife von HiFlecs sind jetzt weitere Entwicklungsschritte erforderlich.

Weitere Informationen:

www.ant.uni-bremen.de/de/projects/hiflecs/

www.uni-bremen.de

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Armin Dekorsy

Universität Bremen

Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI)

Tel.: +49 421 218-62400

E-Mail: dekorsy@ant.uni-bremen.de

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